1. глава. Современные автоматизированные системы 5
1.1 техническое и программное обеспечение интернета вещей 5
1.2 сравнение и выбор технических характеристик составляющих 12
1.3 формализованное описание технического задания 28
II глава. Практическая часть 33
2.1 разработка и настройка объекта разработки 33
2.2 описание продукта (результата разработки) 60
Заключение 65
Список использованных источников 66
Приложения 69
РЕФЕРАТ
Кельсин А.А. Выпускная квалификационная работа «Автоматизированная система управления тепличным хозяйством на базе микроконтроллеров» содержит 105 страниц, 48 изображений, 34 использованных источников и 6 приложений.
Ключевые слова: Умная теплица, программно-аппаратный комплекс, веб-сайт, linux.
Предмет разработки - автоматизированная система управления тепличным хозяйством.
Цель разработки - разработать программно-аппаратный комплекс с автоматизированным и ручным управлением теплицами через веб-интерфейс с сохранением данных о климате и их вывод.
В данной работе описан процесс и результаты проектирования и реализации программно-аппаратного комплекса управления тепличным хозяйством, а также веб-сайта, входящего в его состав.
Комплекс реализован на базе клиент-серверной архитектуры, где сервер реализован на базе ОС Raspbian. В комплексе применены программные продукты Arduino IDE, Apache 2.4, Mosquitto, СУБД MariaDB, протокол MQTT, а также языки программирования Python 2.7 с набором библиотек, С, языки разметки HTML5 и CSS3, а также используется микрофреймворк flask [6].
Данный программно-аппаратный комплекс создавался для упрощения выращивания растений и может автоматизировать процесс поддержания температурного режима (открывание окон на проветривание, обогрев) и процесс полива. Также реализовано ручное управление теплицами на сайте и вывод текущей температуры и влажности и сохранения их в базе данных для каждой теплицы. Дополнительно настроена работа освещения для дневного и ночного времени по движению и вручную. Однако, эта конфигурация также подойдет для аквариумов, террариумов и прочих мест, где необходимо поддерживать температурный режим и/или управлять какой-либо нагрузкой.
Реализованный программно-аппаратный комплекс полностью соответствует техническому заданию на разработку.
Популярность автоматизированных систем и прочих устройств, облегчающих жизнь человека, становится всё больше. И часто возникает потребность автоматизировать различные процессы, такие как выращивание различных растений в теплице. Люди, имеющие дачные участки, не всегда могут быть в нужное время, чтобы открыть окно для проветривания или же полить растения в теплице, да и перспектива добираться до места, чтобы только открыть окно, не всегда радует. Поэтому популярность различных автоматических систем в быту и в промышленности ставится всё больше.
Решено создать автоматизированную систему управления теплицами.
Проект актуален тем, что данный программно-аппаратный комплекс поможет тем, в нашем случае, кто хочет выращивать хороший урожай в теплице с минимальными затратами сил не только дома, но и на производстве.
Предметом разработки является система управления тепличным хозяйством.
Целью разработки является создание программно-аппаратного комплекса с автоматизированным и ручным управлением теплицами через веб-интерфейс с сохранением данных о климате и их вывод.
Задачи:
1. Произвести анализ состояния проблемы и подходов к ее решению.
2. Изучить и обосновать выбор программных и аппаратных технологий реализации.
3. Изучить принципы построения автоматизированных систем.
4. Создать физическую модель теплицы.
5. Создать программно-аппаратный комплекс на базе микроконтроллера и написать веб-интерфейс.
6. Реализовать mqtt-брокер и веб-сервер, на котором находится написанный веб-интерфейс централизованного управления всеми теплицами и отображением данных о них.
7. Реализовать автоматический и ручной режим работы.
В ходе выпускной квалификационной работы был полностью реализован программно-аппаратный комплекс автоматизированной системы управления тепличным хозяйством на базе микроконтроллеров.
В процессе работы над проектом были выполнены все поставленные задачи: были изучены принципы построения автоматизированных систем, произведен анализ и выбор программного и аппаратного обеспечения для реализации проекта. Была создана физическая модель теплицы. Показаны используемые датчики и элементы, микроконтроллер и серверная часть проекта, а также произведена настройка всех компонентов. Создан программно-аппаратный комплекс на базе микроконтроллера платы NodeNCU (ESP8266). Написан веб-интерфейс на каждом микроконтроллере. Теплица с автоматической регулировкой температуры и поливом, датчиком движения для включения света в темное время суток. Также реализован mqtt-брокер и веб-сервер, на котором находится написанный веб-интерфейс централизованного управления всеми теплицами, с отображением текущего состояние нагрузки (освещение, окно, обогреватель, насос для полива), а также температура и влажность воздуха. Реализованы автоматический и ручной режим работы. В ручном режиме управляет нагрузкой пользователь сам, это будет удобно для тех, кто хочет самостоятельно контролировать процессы.
Данный программно-аппаратный комплекс поможет тем, в нашем случае, кто хочет выращивать хороший урожай в теплице. Также можно изменить автоматический алгоритм, изменить нагрузку и установить в аквариум или террариум, чтобы поддерживать благоприятные условия в замкнутом пространстве.
Разработанный проект соответствует техническому заданию и полностью готов к эксплуатации.
